晶体生长过程实时监测系统

实时监测晶体生长过程对研究晶体生长动力学以及调控晶体生长过程有着很重要的意义。结合干涉技术、相移技术以及时间序列位相提取技术,建立了一个晶体生长过程实时监测系统。该系统主要由三条光束组成,通过设定快门参数组成不同的Mach-Zehnder干涉光路,可同时用于无机盐晶体和蛋白质晶体生长过程的实时定量监测。利用该系统及时间序列位相提取方法,对NaCl晶体在自然蒸发情况下的生长过程以及溶菌酶蛋白悬滴法结晶过程进行了研究,对该系统和方法在研究晶体结晶过程中的可行性及优势进行了验证。结果表明,该系统不仅可以获得晶体结晶过程中的实时绝对浓度、过饱和度等晶体生长动力学参数;而且对于蛋白质结晶过程,快门系统的引入解决了蛋白溶液多浓度场叠加的分离问题,在一个实验周期内获得了溶菌酶蛋白结晶过程中的实时蛋白浓度演变、实时沉淀剂浓度变化等结晶动力学参数。这些关键参数为下一步探索结晶条件对晶体质量的影响、分析蛋白结晶相图以及优化蛋白质晶体质量提供了定量数据基础。     

基于时序变形预测的数字图像相关加速方法

利用数字图像相关求解连续变形物体的位移场和应变场时,会遇到处理速度非常慢的问题,原因是相关算法计算量大且忽略了物体在时间轴上的变形规律。本文提出了一种基于变形预测的数字图像相关方法,该方法利用物体在时间轴上的变形规律,通过已经得到的变形值来预测后面时刻的变形初值。首先分析了物体在时间轴上的变形规律,然后结合实际应用对其进行修正,得到物体下一步变形的初值,最后通过NR方法(Newton-Raphson Method)得到物体的位移场和应变场。通过计算机模拟和金属试件拉伸实验并结合GPU(Graphic Processing Unit)编程验证了该方法的有效性。计算机模拟和金属试件拉伸实验的计算结果表明,该方法能够在计算精度保持不变的情况下,使计算速度提高4~7倍。